化学苏教版 (2019)第二单元 化学能与电能的转化课后练习题

1.2.1原电池的工作原理同步练习-苏教版高中化学选择性必修1

学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________

一、单选题

1．雄黄()和雌黄()是提取砷的主要矿物原料，二者都难溶于水，在自然界中共生，且可以相互转化。雌黄()能溶于，反应如下：。下列说法不正确的是

A．生成，则反应中转移电子的物质的量为

B．若将该反应设计成原电池，可选用硝酸作电解质溶液、石墨作负极、作正极

C．反应产生的可用溶液吸收

D．雄黄转化为雌黄过程需要氧化剂

2．银器的保护主要是维持它的原貌，对于轻微腐蚀蒙有硫化银的银器，可将其和铝片接触一起浸泡在稀NaOH溶液中，经一定时间污迹消失，取出后用水洗干净，再用软布或棉团擦光。有关叙述不正确的是

A．溶液中的OH-向负极移动

B．在银表面上的反应为:Ag2S+2e-=2Ag+S2-

C．在铝表面的反应为:Al-3e-=Al3+

D．在铝表面的反应为:Al+4OH--3e-=AlO2－＋2H2O

3．下列有关说法正确的是

A．原电池是将电能转化为化学能的装置 B．电解质溶液导电过程是物理变化

C．断裂化学键的过程不一定发生化学变化 D．纯水的pH一定等于7

4．2020年11月24日，我国用长征五号遥五运载火箭成功发射探月工程“嫦娥五号”探测器，开启我国首次地外天体采样返回之旅。下列有关说法错误的是

A．制作降落伞使用的氮化硼纤维属于有机高分子材料

B．运载火箭发射常采用肼()、液氢等高能燃料

C．制作五星红旗用的芳纶为合成纤维

D．为落地后的返回器保温所贴的“暖宝宝”，主要成分含有铁粉和炭粉

5．研究发现，在酸性乙醇燃料电池中加入硝酸，可使电池持续大电流放电，其工作原理如下图所示。下列说法错误的是

A．电池工作时正极区溶液的pH降低

B．加入HNO3降低了正极反应的活化能

C．负极反应为CH3CH2OH + 3H2O- 12e- =2CO2+ 12H+

D．标准状况下，当有2.24L O2被还原时，通过质子交换膜转移的H+数目为0.4 NA

6．如图所示的装置中，属于原电池的是(　　)

A． B．

 C．

 D．

7．如图为番茄电池的示意图，下列说法正确的是

A．铜是负极，发生还原反应 B．正极反应为

C．电子从铜片经导线流向锌片 D．一段时间后，锌片质量会减少

8．某种微生物电池可用于降解铁硫化物(以FeS2计)，其工作原理示意图如图。下列说法正确的是

A．该微生物电池中，N极为正极

B．M极的电极反应式为O2-4e-+4H+=2H2O

C．电池工作时负极附近溶液pH减小

D．该电池中电子经过电解质溶液由负极流向正极

9．银催化刻蚀硅晶片工艺是利用一定浓度的和刻蚀溶液，把银薄膜覆盖的硅晶片部分蚀掉，从而剩余部分就形成硅纳米线的工艺，其反应原理如下图所示。下列说法不正确的是

A．该刻蚀装置是由银、和、硅组成微小的原电池

B．随着反应的进行，银薄膜附近逐渐增大

C．硅极是正极，电极反应为：

D．晶体中含有键

10．原电池电极的“正”与“负”不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关.下列说法中不正确的是

A．由Fe、Cu和溶液组成的原电池中，负极反应式为：

B．由Zn、Cu和稀硫酸组成的原电池中，负极反应式为：

C．由Al、Mg和NaOH溶液组成的原电池中，负极反应：

D．由Al、Cu和浓溶液组成的原电池中，负极反应式为：

二、填空题

11．为满足不同的需要，人们应用原电池原理制作了多种电池。

(1)有人以化学反应2Zn+O2+4H+=2Zn2++2H2O为基础设计一种原电池，移入人体内作为心脏起搏器的能源，它们靠人体内血液中溶有一定浓度的O2、H+、Zn2+进行工作，则该原电池负极的电极反应为           。

(2)FeCl3溶液常用于腐蚀印刷电路铜板，若将此反应设计成原电池，则负极所用电极材料为           ，正极反应为           。

12．根据化学能转化为电能的相关知识，回答下列问题：

I.理论上，任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。请利用反应“Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+”设计一种化学电池(正极材料用碳棒)，回答下列问题：

(1)该电池的负极材料是    (填化学式)，电解质溶液是    (填化学式)溶液。

(2)正极上发生的电极反应为    。

(3)若导线上转移的电子为1mol，则消耗的金属铜的质量为    。

II.甲、乙两位同学均想利用原电池反应检测金属的活动性顺序，两人均用镁片和铝片作电极，但甲同学将电极放入稀硫酸中，乙同学将电极放入NaOH溶液中，实验装置如图所示。

(4)甲池中出现气泡的电极材料为    。

(5)乙中作负极的是    ，写出负极上的电极反应式：    。

(6)如果甲同学与乙同学均认为“构成原电池的电极材料都是金属时，则构成负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼”，由此他们会得出不同的实验结论，依据该实验得出的结论中，正确的是    (填标号)。

A．镁的金属性不一定比铝的金属性强

B．该实验说明金属活动性顺序表已过时，没有实用价值了

C．利用原电池反应判断金属活动性顺序时应注意选择合适的电解质溶液

D．该实验说明化学研究对象复杂、反应受条件影响较大，因此具体问题应具体分析

13．

(1)某研究性学习小组为探究Fe3＋与Ag反应，进行如下实验：按下图连接装置并加入药品(盐桥中的物质不参与反应)。

①K闭合时，指针向左偏转，石墨作     (填“正极”或“负极”)。

②当指针归零后，向左侧U形管中滴加几滴FeCl2浓溶液，发现指针向右偏转，写出此时银电极的反应式：         

③结合上述实验分析，写出Fe3＋和Ag反应的离子方程式：               。

④丙同学进一步验证其结论：当指针归零后，向右侧U形管中滴加数滴饱和NaCl溶液，可观察到的现象是                                     。

(2)PbSO4热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。基本结构如图所示，其中作为电解质的无水LiCl—KCl混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为PbSO4+2LiCl+Ca=CaCl2＋Li2SO4+Pb。

①放电过程中，Li＋向        填(“负极”或“正极”)移动。

②负极反应式为                                         。

③电路中每转移0.2 mol电子，理论上生成         g Pb。(Pb的相对原子质量207)

14．如图所示是原电池的装置图。请回答：

(1)若C为稀H2SO4，电流表指针发生偏转，B电极材料为Fe且作负极，则A电极上发生的电极反应式为        ；反应进行一段时间后溶液酸性将        (填“增强”“减弱”或“基本不变”)。

(2)若需将反应：Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+设计成如图所示的原电池装置，则A(正极)极材料为       ，B(负极)极材料为        ，溶液C为          。

(3)CO与H2反应还可制备CH3OH，CH3OH可作为燃料使用，用CH3OH和O2组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如图：电池总反应为2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O，则d电极是      (填“正极”或“负极”)。若线路中转移1mol电子，则上述CH3OH燃料电池消耗的O2在标准状况下的体积为    L。

15．铁是应用最广泛的金属，铁的卤化物、氧化物以及高价铁的含氧酸盐均为重要化合物。

(1)现有一含有FeCl2和FeCl3的混合物样品；采用上述方法测得n(Fe)∶n(Cl)＝1∶2.1，则该样品中FeCl3的物质的量分数为        。

(2)FeCl3与KClO在强碱性条件下反应可制取K2FeO4，其反应的离子方程式为        ；与MnO2­-Zn电池类似，K2FeO4­-Zn也可以组成碱性电池，K2FeO4在电池中作为正极材料，其电极反应式为                               ；

16．铁炭混合物(铁屑和活性炭的混合物)在水溶液中可形成许多微电池。在相同条件下，测量总质量相同、铁的质量分数不同的铁炭混合物对水中Cu2+和Pb2+的去除率，结果如题图所示。

(1)当铁炭混合物中铁的质量分数为0时，也能去除水中少量的Cu2+和Pb2+，其原因是          。

(2)当铁炭混合物中铁的质量分数大于50%时，随着铁的质量分数的增加Cu2+和Pb2+的去除率不升反降，其主要原因是            。

17．金属铁、铝可用于含铬(主要成份是)酸性污水的处理。

(1)铝在含铬污水中将还原为Cr3+，再调节pH生成Cr(OH)3沉淀除去。用铝处理不同初始pH的酸性含铬污水，去除率与反应时间的关系如图1。

①基态Cr3+的核外电子排布式为           。

②铝处理酸性含铬污水发生反应的离子方程式为           。

③铝处理初始pH=3的污水，前180min污水中的还原较慢，180min后变快，其原因是           。

(2)将铁屑装入玻璃管中制成如图2所示污水处理柱。以同样的流速缓慢通入不同高度的处理柱进行酸性含铬污水处理实验，处理柱失活的时间与处理柱中铁屑高度的关系如图3。

①铁屑的高度为27cm时，处理柱的失活时间不增反降，其可能的原因是           。

②铁屑中掺入一定量炭黑，污水的处理效果明显提高，炭黑的作用是           。

③铁处理后的废水加入石灰调节pH=9，同时通入适量的空气，其目的是           。

18．分别放在0.1 mol•L-1H2SO4溶液中的四块相同的纯锌片，其连接情况如图所示：

(1)其腐蚀速率由快到慢的顺序是        ；

(2)写出②号内正极发生的电极反应式         ；

(3)若③号烧杯内的电解质溶液为NaCl溶液，则Zn电极发生的电极反应式为      。

19．铁炭混合物在水溶液中可形成许多微电池。将含有Cr2O的酸性废水通过铁炭混合物，在微电池正极上Cr2 O转化为Cr3+，其电极反应式为           。

20．甲醇是一种性能优良的车用燃料，1g液态甲醇完全燃烧生成和放出22.7kJ热量。

(1)写出甲醇的电子式           。

(2)写出表示甲醇燃烧热的热化学方程式           。

(3)写出甲醇燃料电池(强酸性电解质溶液)的负极电极反应式           。

三、实验题

21．某实验小组通过实验验证“Ag++Fe2+Fe3++Ag↓”为可逆反应。

已知：AgSCN、AgNO2均为白色沉淀。

(1)实验I：用葡萄糖与银氨溶液反应制备银镜，向附有银镜的试管中加入5mL0.1mol•L-1Fe(NO3)3溶液(pH=1.6)，观察到银镜很快消失。

①银氨溶液配制过程中，溶液的pH逐渐     (填“增大”、“减小”或“不变”)。

②为证实该过程Fe3+氧化了Ag，需要用到的试剂是    。

③试管内还观察到有少许白色沉淀生成，空气中放置一段时间不变色，生成白色沉淀的离子方程式为    。

(2)实验II：向1mL0.1mol•L-1FeSO4溶液中加入1mL0.1mol•L-1AgNO3溶液，开始时，溶液无明显变化。几分钟后，出现大量灰黑色沉淀，反应过程中温度几乎无变化。测得溶液中Ag+浓度随时间的变化如图所示。

几分钟后迅速出现灰黑色沉淀的可能原因是    。

综合实验I和实验II，证实“Ag++Fe2+Fe3++Ag↓”为可逆反应。

(3)实验III：采用电化学装置从平衡移动角度进行验证。

写出操作及现象    。

(4)实验IV：向硝酸酸化的0.05mol•L-1硝酸银溶液(pH≈2)中加入过量铁粉，发生反应“Fe+2Ag+=Fe2++2Ag”，静置后取上层清液，滴加KSCN溶液，溶液变红，同时发现有白色沉淀生成，说明溶液中存在     (填离子符号)；随静置时间延长，产生白色沉淀的量越来越少，溶液红色先变深后变浅，请结合离子方程式解释实验现象产生的原因     (反应过程忽略NO和空气中氧气的氧化作用)。

22．Ⅰ.某化学小组在学习元素周期律后，对卤素单质和拟卤素的性质递变规律进行探究，利用如图装置可验证它们的性质规律。

(1)仪器A的名称为      ；干燥管D的作用为      。

(2)若A中加浓HSCN，B中加，已知，C中加淀粉碘化钾混合溶液，如果试管C中溶液变蓝，即可证明还原性      (填“”、“”、“”)。写出试管C中发生反应的离子方程式：      。

Ⅱ.在探究的性质实验时，做了以下3个实验：

(3)试管1中反应的离子方程式为      。

(4)实验2前，小组同学预测经过步骤ii后溶液不应该呈现红色，依据是      (结合方程式说明)。

(5)实验小组对白色沉淀的产生进行了深入探究，

查阅资料：i.CuSCN为难溶于水的白色固体；

ii.被称为拟卤素离子，性质与卤素离子相似。

经过实验测定白色固体为CuSCN，查阅资料后小组同学猜测CuSCN的生成有如下两种可能：

猜测①：与KSCN发生了氧化还原反应，该反应的离子方程式      ；

猜测②：亚铁离子将其还原，

(6)根据实验3，得知猜测①是错误的。小组查阅资料并讨论后得出：溶液中离子在反应时所表现的氧化性强弱与相应还原产物的价态和状态有关。由此分析生成CuSCN沉淀使的氧化性增强，根据学过的原电池原理设计成以下原电池装置，在左侧烧杯中滴入      溶液，若电流计      ，则可以证明以上分析正确。

23．某化学兴趣小组为了探索铝电极在原电池中的作用，设计并进行了以下一系列实验，实验结果记录如下：

试根据上表中的实验现象回答下列问题：

(1)实验1、2中，Al电极的作用是否相同？     (填“相同”或“不同”)

(2)在实验中3，铝作     极，其电极反应式为     ；石墨为     极，电极反应式为：     ；该电池总反应方程式为：     。

(3)实验4中的铝作     极，试解释原因     ，写出铝电极的反应方程式：     。

(4)根据以上实验结果，在原电池中相对活泼的金属作正极还是作负极受哪些因素的影响？     。

参考答案：

1．B

2．C

3．C

4．A

5．B

6．B

7．D

8．C

9．C

10．D

11．(1)Zn-2e-=Zn2+

(2)     Cu     Fe3++e-=Fe2+

12．(1)     Cu     Fe2(SO4)3(或FeCl3)

(2)Fe3++e-=Fe2+

(3)32g

(4)铝片

(5)     铝片     A1-3e-+4OH-=AlO+2H2O

(6)CD

13．(1)     正极     Ag++e-=Ag     Ag+Fe3+Ag++Fe2+     出现白色沉淀，电流计指针向左偏转

(2)     正极     Ca+2Cl--2e-=CaCl2     20.7

14．     2H++2e-=H2↑     减弱     石墨     Cu     FeCl3溶液     正极     5.6

15．(1)10%

(2)     2Fe(OH)3+3ClO-+ 4OH-=2+3Cl-+5H2O     +3e-+4H2O=Fe(OH)3+5OH-

16．     活性炭具有吸附作用，可以吸附少量Cu2+和Pb2+     铁的质量分数增加，铁炭混合物中微电池数目减少

17．(1)     1s22s22p63s23p63d3或[Ar]3d3     2Al++14H+=2Al3++2Cr3++7H2O     180min前Al表面的氧化膜没有完全溶解，180min后溶解了氧化膜的Al与反应

(2)     反应时间延长，造成溶液的pH升高，Cr3+等金属离子会生成沉淀，附着在铁屑表面，使处理柱失去处理活性     炭黑和铁屑形成原电池，加快反应的速率     通入空气，O2将Fe2+氧化为Fe3+，生成Fe(OH)3胶体，与Cr(OH)3共沉淀，Cr(OH)3沉淀更完全

18．     ④＞③＞①＞②     2H++2e-=H2↑     Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2

19．Cr2O+6e—+14H+=2Cr3++7H2O

20．(1)  

(2)

(3)

21．(1)     增大     铁氰化钾溶液或K3[Fe(CN)6]溶液     2Ag＋2H＋＋NO＝AgNO2↓＋Ag＋＋H2O

(2)反应生成的Ag或Fe3＋催化了Fe2＋与Ag＋的反应

(3)闭合K，Ag电极上有灰黑色固体析出，电流表指针发生偏转，一段时间后指针归零；再向左侧烧杯中加入较浓的Fe2(SO4)3溶液，Ag电极上固体逐渐减少，指针逆向偏转

(4)     Ag＋、Fe3＋     溶液中存在反应：①Fe＋2Ag＋＝Fe2＋＋2Ag，②Ag＋＋Fe2＋＝Ag＋Fe3＋，③Fe＋2Fe3＋＝3Fe2＋。反应开始时以反应①、②为主，c(Ag＋)减小，c(Fe3＋)增大；一段时间后，以反应③为主，c(Fe3＋)减小

22．     分液漏斗     防倒吸                    根据铜粉过量，不应有存在          硫氰化钾     示数变化增大

23．(1)不相同、实验1中铝作正极，实验2中铝作负极

(2)     负极          正极     ；    

(3)     负极     铝能与NaOH溶液反应，而镁不能    

(4)在原电池中，相对活泼的金属作正极还是负极，除了与金属本身的还原性有关外，还与电解质的成分有关